원자와 전자에 관한 이해 (전기전자/화학공학의 근본)

전자공학과 졸업생들에게

 

"전자가 뭐에요?" 라고 물어보면

 

정확하게 대답하는 사람이 드문것을 알게되었습니다..

 

"전자"공학을 4년간 배웠음에도 "전자"가 뭔지 정확히 모른다는것..

 

등잔밑이 어둡지 않을까 생각되네요..

 

모든 전기전자 엔지니어링은 원자와 전자에 관한 이해에서 출발합니다!

 

역시 악필입니다..ㅠㅠ

 

원자란 무엇일까요?

 

보통 90년대생들에겐 익숙하게 'Atom'이라 불리는데

 

 

원자는 원자핵과 전자로 이루어져있습니다.

 

이 원자핵은 양성자(Proton)과 중성자(Neutron)으로 나누어져 있고, 전자의 개수는 양성자의 개수와 1:1 매칭됩니다.

 

 

즉, 지구가 달을 잡아당기는 것과 같이 , 원자핵이 전자들을 잡아 당기고 있는 것입니다. :)

 

여기서 원자핵이 전자를 당기고 있지만 한바퀴 궤도내에 존재할 수 있는 전자의 갯수는 정해져있습니다.

 

 

따라서 두번째 궤도, 세번째 궤도...가 존재하는데

 

이걸 '전자 껍질', Shell 이라 부릅니다.

 

이 중 가장 겉에 있는 Shell 의 전자를 '최외곽전자' 라고 부르고, 당연히 원자핵과 가장 멀리 떨어져 있는 전자이므로

인력이 가장 작습니다.

 

즉 끊어지기 쉽다는거죠!

 

따라서 전기화학반응이 일어나 산화/환원이 될때 움직이는 것은 이 최외곽전자들이다.

 

원자핵이 최외곽전자를 붙들고 있는 인력 이상의 에너지를 주면 이 인력은 끊어지게 되고, 최외곽전자는 원자핵의 구속에서 벗어난 자유전자가 됩니다.

 

마치 주인에게서 풀려난 도비마냥 자유분방하게 움직이게 되는데, 이 '자유전자'의 흐름을 '전류' 라고 하죠!

 

전자가 '자유'를 얻는 방법 중 하나가

 

아인슈타인이 노벨물리학상을 받은 '광전효과' 입니다.

 

 

광전 효과

 

아주 간단히 정리해보자면,

 

빛은 파동성과 입자성으로 이중성을 띕니다.

여기서 빛을 전자에 쏴주면 빛의 입자성에 의해, 빛의 입자가 전자를 때려서 전자가 광자의 에너지를 얻어 자유가 되는 현상입니다.

 

 

또 하나는 '제백 효과(Seebeck effect)'로,

 

서로 다른 도체를 접합하고 접점 사이에 온도차를 주면 전류(전자)가 흐르게 됩니다

 

즉, 온도편차를 이용한 전류의 흐름 유도라고 볼 수 있습니다.

 

 

출처 : https://m.post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=17338148&memberNo=39046504